“3S技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)改革實(shí)證分析

宋利利 郭東煒 張毅川 毛達(dá)

[摘 要] 新工科建設(shè)的實(shí)施對傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)踐能力培養(yǎng)都提出了更高的要求，本文從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)模式等方面進(jìn)行了深入的思考，旨在將“3S技術(shù)及應(yīng)用”建設(shè)成為一門體現(xiàn)新技術(shù)應(yīng)用、強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)、提升學(xué)生應(yīng)用能力的創(chuàng)新課程。

[關(guān)鍵詞] 新工科;3S技術(shù)及應(yīng)用;課程教學(xué)改革

[課題項(xiàng)目] 河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院教改項(xiàng)目“校企合作機(jī)制下城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革探索”;2020年度河南省新農(nóng)科研究與改革實(shí)踐項(xiàng)目（2020JGLX134）

[作者簡介] 宋利利，河南新鄉(xiāng)人，博士，研究方向?yàn)橥恋乩门c景觀生態(tài)。

[中圖分類號] G642.3? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）26-0190-02? ? [收稿日期] 2020-02-06

一、新工科建設(shè)的背景

2018年，教育部印發(fā)的《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》意味著高校新工科建設(shè)開始進(jìn)入實(shí)施階段。河南科技學(xué)院作為一所河南省地方本科院校，致力于高水平應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，其中，園藝園林學(xué)院的風(fēng)景園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃作為兩個(gè)工科專業(yè)，在新工科建設(shè)的時(shí)代背景下，面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，3S（GPS、RS、GIS）技術(shù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及。這就要求風(fēng)景園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃的學(xué)生對全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)具有很好的實(shí)踐應(yīng)用能力。

二、“3S技術(shù)及應(yīng)用”課程的特點(diǎn)

1.技術(shù)要求高，應(yīng)用性強(qiáng)。“3S技術(shù)及應(yīng)用”課程之所以對技術(shù)的掌握要求比較高，是因?yàn)樵谝?guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的前期調(diào)查分析中，主要是采用無人機(jī)航拍和RTK技術(shù)來獲取場地或研究區(qū)域的地形和現(xiàn)狀，聯(lián)合應(yīng)用RS和GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對場地和研究區(qū)域的全面調(diào)查分析。筆者認(rèn)為，學(xué)生不僅要掌握無人機(jī)的航拍技術(shù)、GPS的室外測繪技術(shù)，還要掌握RS的影像處理數(shù)據(jù)和GIS的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，技術(shù)性強(qiáng)，實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)顯得尤為重要。

2.課程綜合性強(qiáng)，兼顧理論和實(shí)踐。課程綜合了測量學(xué)、制圖學(xué)、遙感學(xué)、地理信息系統(tǒng)等相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論知識。課程的受眾群體為城鄉(xiāng)規(guī)劃和風(fēng)景園林專業(yè)的本科生，他們沒有制圖學(xué)、遙感學(xué)、地理信息系統(tǒng)等相關(guān)前期課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，因此，在教學(xué)中既要兼顧這些前提課程的基礎(chǔ)理論和基本概念的講授，又要兼顧介紹3S技術(shù)在專業(yè)中的應(yīng)用實(shí)踐。為此，課程的重點(diǎn)落腳點(diǎn)究竟是在“理論”還是在“應(yīng)用”上，就需要認(rèn)真加以權(quán)衡。課程內(nèi)容需要綜合3S技術(shù)的基本原理、3S技術(shù)相關(guān)軟件的操作、3S技術(shù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用案例分析，其中軟件操作和應(yīng)用案例分析是重點(diǎn)。

三、課程教學(xué)過程中面臨的主要問題

1.課程教學(xué)內(nèi)容多，教學(xué)課時(shí)少，制約了教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度。“3S技術(shù)及應(yīng)用”課程作為城鄉(xiāng)規(guī)劃和風(fēng)景園林專業(yè)的一門通用選修課，課程教學(xué)為32個(gè)學(xué)時(shí)，其中理論課程16個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程為16個(gè)學(xué)時(shí)。如何在較短的課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容的講授，成為亟待解決的關(guān)鍵問題。課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)基本上分成四個(gè)部分：地理信息系統(tǒng)及技術(shù)、遙感及技術(shù)、全球定位系統(tǒng)及應(yīng)用、綜合實(shí)踐應(yīng)用，而每一部分實(shí)際上都對應(yīng)著一門獨(dú)立的課程，既要兼顧理論，又要強(qiáng)化實(shí)踐，對于只有32個(gè)學(xué)時(shí)的課程來講，教學(xué)內(nèi)容和深度都受到了很大的限制[1]。

2.學(xué)生人數(shù)多，機(jī)房電腦有限，增加了教師的授課壓力。我校風(fēng)景園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的學(xué)生加起來有180人左右，單次授課的機(jī)房電腦為60臺，導(dǎo)致同樣的教學(xué)內(nèi)容需要安排3次，無形中增加了教師的授課壓力。特別是在實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生上機(jī)操作練習(xí)的時(shí)間有限，很多同學(xué)并沒有掌握教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和軟件操作的步驟，加之課程結(jié)束后缺乏練習(xí)，教學(xué)效果難以保證，教師的教學(xué)壓力也很大。

3.教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新，忽略了與學(xué)生的互動。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以“說教”為主，局限于“傳遞—接受”的教學(xué)模式，填鴨式教學(xué)限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。這種教學(xué)模式已經(jīng)不符合新時(shí)代的教學(xué)需求。加之教學(xué)內(nèi)容更新慢，不能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，項(xiàng)目案例分解、問題預(yù)置思考、分組討論環(huán)節(jié)等很難在有限的課堂教學(xué)內(nèi)開展，教師與學(xué)生之間的互動難以展開[2]。

4.缺少科研項(xiàng)目和企業(yè)項(xiàng)目的參與，產(chǎn)學(xué)研融合度低。對于實(shí)踐性和應(yīng)用性都較強(qiáng)的“3S技術(shù)及應(yīng)用”課程而言，以科研項(xiàng)目和企業(yè)項(xiàng)目作為問題導(dǎo)向來加強(qiáng)學(xué)生的參與，對于培養(yǎng)符合市場需求的應(yīng)用型人才至關(guān)重要。但目前的授課缺少科研項(xiàng)目和企業(yè)項(xiàng)目的參與，教學(xué)與生產(chǎn)、科研的融合度還比較低，不考慮市場需求的課堂教學(xué)必然是逐漸被淘汰的教學(xué)，如何與市場需求接軌，將市場需求的技能滲透到課程教學(xué)中，對于課程的改革和創(chuàng)新是一個(gè)值得思考的問題。

四、課程教學(xué)改革的思考與實(shí)踐

1.明確課程教學(xué)目標(biāo)與基本要求。在我校風(fēng)景園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的課程設(shè)置中，在“3S技術(shù)及應(yīng)用”課程開設(shè)之前，已經(jīng)完成了測量學(xué)的學(xué)習(xí)。通過本課程的學(xué)習(xí)，將會強(qiáng)化學(xué)生對測量學(xué)課堂理論知識的理解和把握，提高野外測繪的技術(shù)方法，掌握野外控制點(diǎn)的測繪技術(shù);熟悉無人機(jī)影像的獲取方法，掌握無人機(jī)遙感影像的拼接和處理技術(shù);熟練掌握ArcGIS軟件的基本操作和對各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行融合和綜合分析應(yīng)用的方法，特別是掌握GIS數(shù)據(jù)的采集、加工、分析和應(yīng)用的“流水線”操作流程。

2.理清知識結(jié)構(gòu)的內(nèi)在邏輯關(guān)系，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。在課程學(xué)時(shí)有限的前提下，課程內(nèi)容設(shè)置的一大原則是“少而精、注重實(shí)用”。本課程內(nèi)容分為四個(gè)部分：GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)和綜合案例應(yīng)用。

（1）GPS技術(shù)。該部分的課程教學(xué)為4個(gè)學(xué)時(shí)。理論教學(xué)內(nèi)容主要包括GPS的工作原理、RTK的工作原理，特別是GPS與RTK技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系。（2）RS技術(shù)。該部分的課程教學(xué)設(shè)計(jì)為6個(gè)學(xué)時(shí)。理論教學(xué)部分包括無人機(jī)影像的獲取和處理，主要是介紹無人機(jī)的概念、分類，以及常用無人機(jī)的功能和航拍操作。（3）GIS技術(shù)。該部分的課程教學(xué)為16個(gè)學(xué)時(shí)，包括ArcGIS軟件的基本操作、專題地圖整飾、空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖形數(shù)據(jù)編輯、屬性數(shù)據(jù)編輯和空間數(shù)據(jù)處理。（4）3S技術(shù)綜合應(yīng)用案例。該部分的課程教學(xué)為6個(gè)學(xué)時(shí)，針對風(fēng)景園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃的專業(yè)特點(diǎn)，4個(gè)綜合應(yīng)用案例中分別選擇2個(gè)案例作為必選案例。

3.構(gòu)建線上+線下的混合式教育模式。“3S技術(shù)及應(yīng)用”課程涉及很多具體的實(shí)踐案例和上機(jī)操作，傳統(tǒng)的講授法和示教法顯不出優(yōu)勢。所以，傳統(tǒng)課堂必須逐漸向在線式、混合式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢結(jié)合起來。整合式學(xué)習(xí)首先要明確學(xué)校—教師—學(xué)生的角色，教師是整個(gè)教學(xué)的組織者，負(fù)責(zé)線上+線下教學(xué)資源建設(shè)和實(shí)際的教學(xué)工作，學(xué)校負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的引導(dǎo)、教師的培訓(xùn)和學(xué)生學(xué)習(xí)的監(jiān)督，學(xué)生是接受者，既要主動學(xué)習(xí)，又要被動地接受學(xué)校的監(jiān)督，整個(gè)教學(xué)模式的動力來源于學(xué)生的主動性，而學(xué)生主動性的激發(fā)源于教學(xué)手段的多樣性和教學(xué)資源的豐富性。

4.加強(qiáng)校企合作，培養(yǎng)符合市場需求的應(yīng)用型人才。以高水平應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，課程教學(xué)內(nèi)容以實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容為主，依托行業(yè)和企業(yè)需求，培養(yǎng)社會認(rèn)可的規(guī)劃設(shè)計(jì)人才。將企業(yè)的實(shí)際工程項(xiàng)目納入課程教學(xué)內(nèi)容之中，讓學(xué)生了解社會需求，解決實(shí)際問題。推行以“職業(yè)崗位能力為目標(biāo)，以項(xiàng)目為載體，以工作過程為導(dǎo)向”的工學(xué)創(chuàng)新教學(xué)模式，重視應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

五、結(jié)語

對于我校風(fēng)景園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)而言，在新工科建設(shè)的背景下，課程教學(xué)方法和課程體系的改革勢在必行。資源共享、校企合作、學(xué)科交叉是當(dāng)今人才培養(yǎng)模式的趨勢性選擇。新工科與傳統(tǒng)工科相比，更注重信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，風(fēng)景園林和城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)也應(yīng)該因勢利導(dǎo)，根據(jù)自身的特點(diǎn)因材施教，培養(yǎng)學(xué)生使用新技術(shù)、新方法的能力，解決實(shí)踐中的各種問題，是新工科背景下滿足市場需求的應(yīng)用型人才應(yīng)當(dāng)具備的基本素質(zhì)和能力。

參考文獻(xiàn)

[1]李揚(yáng)，劉平，王丹丹.新工科背景下的城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究[J].安徽建筑，2019（2）.

[2]姜群鷗，張學(xué)霞.“3S技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用”課程教學(xué)改革的思考[J].中國林業(yè)教育，2015（3）.

Empirical Analysis on the Teaching Reform of 3S Technology and Application Course

SONG Li-li1，GUO Dong-wei2，ZHANG Yi-chuan1，MAO Da1

（1.College of Horticulture and Landscape，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang，Henan 453003，China;

2.Henan Weiyu Surveying，Planning and Design Co.，Ltd.，Zhengzhou，Henan 450000，China）

Abstract：The implementation of Emerging Engineering Education construction puts forward higher requirements for the traditional engineering talent training objectives and practical ability.This paper makes in-depth thinking from the aspects of course objectives，teaching content，course structure，teaching model，etc.，aiming to build 3S Technology and Application course into an innovative course that reflects the application of new technology，emphasizes practice teaching and enhances students' application ability.

Key words：Emerging Engineering Education;3S technology and its application;course teaching reform